왼손, 오른손: 노벨상이 마침내 분자 거울 문제를 해결한 방법

일부 분자는 왼손과 오른손처럼 서로 거울상인 쌍으로 존재한다. 그들은 거의 동일하게 보이지만, 생물학은 그들을 매우 다르게 취급한다. 약물의 한 버전은 치유할 수 있고, 그 거울 쌍둥이는 무용하거나 위험할 수 있다.

이것이 올해 노벨 화학상이 해결하고자 한 문제이다. 상은 비대칭 유기 합성에서 비선형 효과와 자기 촉매를 발견한 앙리 B. 카간과 소아이 겐소에게 돌아갔다. 쉽게 말해, 그들은 화학 반응이 한 거울 형태를 다른 형태보다 선호하도록 만들고, 그 선호가 스스로 증폭되도록 하는 방법을 찾았다.

그 stakes는 추상적이지 않다. 1950년대 후반과 1960년대 초반에 탈리도마이드라는 진정제가 입덧을 완화하기 위해 임산부에게 투여되었다. 분자의 한 거울 형태는 메스꺼움을 완화했고, 다른 형태는 태아 발달을 방해할 수 있었다. 수십 개국에서 수천 명의 아기가 심각한 사지 기형을 가지고 태어났다. 이 재앙은 전 세계의 약물 규제를 재편했고 분자 손잡이 문제를 무시할 수 없게 만들었다.

화학자들은 이론적으로 하나의 거울 형태만을 생성하는 반응을 설계할 수 있다는 것을 오래전부터 알고 있었다. 수수께끼는 그것을 안정적으로 하는 방법이었다. 두 형태 사이의 작은 불균형으로 시작하는 반응은 종종 작게 유지된다. 카간의 연구는 특정 반응에서 불균형이 불균형적으로 커질 수 있음을 보여주었다. 이것이 비선형 효과이다. 소아이는 나중에 자기 촉매를 입증했는데, 반응의 생성물이 자신의 형성을 가속화하고 하나의 손잡이를 고정시킨다. 일종의 화학적 기억이다.

이 아이디어들은 함께 화학자들에게 훨씬 더 큰 통제로 반응을 조종할 도구를 주었다. 이것은 규제 기관이 이제 약물이 어떤 거울 형태를 포함하는지에 대한 상세한 데이터를 요구하는 제약 분야에서 중요하다. 또한 분자의 모양이 작동 여부를 결정하는 농업과 재료 분야에서도 중요하다.

이 인정은 올해 노벨 시즌의 패턴을 따른다. 의학상은 빛을 사용하여 뇌 세포를 켜고 끄는 기술인 광유전학을 기렸다. 물리학상은 남극 얼음에 묻힌 입방 킬로미터 규모의 중성미자 검출기 IceCube의 건설자들에게 돌아갔다. 한 중국 과학 사설이 표현했듯이, 상은 계속해서 보이지 않는 것을 보이게 하고 불가능한 것을 가능하게 만든다.

중국 연구자들도 이 분야에서 활발하다. 전국의 기관들이 키랄 화학과 비대칭 촉매를 연구하고 있으며, 이 주제는 유기 합성 대학원 프로그램의 필수 과목이다. 노벨상 수상은 더 많은 학생들을 이 분야로 끌어들일 가능성이 높다.

나머지 우리에게 교훈은 더 간단하다. 분자의 모양은 세부 사항이 아니다. 그것은 약이 어머니를 돕는지 아니면 그녀의 아이를 해치는지를 결정할 수 있다. 두 화학자는 그 모양을 통제하는 법을 배우는 데 경력을 바쳤고, 이 상은 물질을 이해하는 느린 작업이 왜 여전히 중요한지를 상기시킨다.